濕陷性黃土地區框架結構糾傾技術實踐

許蘭生

中國石化第五建設公司 廣東廣州 510145

濕陷性黃土地區框架結構糾傾技術實踐

許蘭生

中國石化第五建設公司 廣東廣州 510145

1 工程概況

位于蘭州市區西固城黃河河畔的某企業原料倉庫，建于1985年，是五層獨立基礎的框架結構，平面布置成“一”字型，建筑面積約6122m2，建筑物檐口頂面標高為21.20m，獨立基礎底部標高為－1.54m，地基土為III級自重濕陷性黃土，平均厚度約16.0m。

2011年8 月初發現該建筑物地基已經發生的不均勻變形正在加劇，縱墻1～3層的墻體出現新裂縫。經測量，建筑物沿著縱向發生了魚腹式的不均勻變形（即中間大，兩頭小），沿著橫向發生了北側高而南側低的傾斜變形，縱向地基局部最大傾斜量100mm，傾斜率5.5‰。橫向整體最大傾斜量243mm，傾斜率為9.2‰＞7‰，墻體裂縫最大寬度5mm。根據現行技術規范標準，該建筑物為危樓。地基的不均勻沉降（見圖1）。

2 事故原因分析

（1）局部雨水蓄積量多。由于蘭州地處自重濕陷性黃土地區，在一定壓力作用下，地基具有遇水產生濕陷的傾向。該建筑物的南面地勢低洼，長年排水不暢，雨水蓄積，原地基勘察報告中－6m處的地基含水率為10%～12%，在地基變形加劇之前地基的含水率已經達到了15%～19%。所以，多年來的雨水蓄積使建筑物地基發生變形，加劇了蓄積雨水的量，使地基承載力下降。

（2）地基夯填厚度薄，地基處理深度淺。地基采用大開挖3m，后原土夯實至－2.14標高地位置，再用3：7灰土夯填至－1.54的高度，實際夯填厚度合計為1.8m。

（3）管理不善，致使水路不暢，也是建筑物傾斜的誘發因素之一。

3 糾傾方案設計

3.1 糾傾途徑

建筑物北面高而南面低，在南面的變形呈魚腹形，是兩頭高而中間低，要讓建筑物的變形縫恢復正常，技術途徑只有兩條：一為頂升，使南面抬高；一為迫降，使北面的地基降低。但是，如果采用截斷法頂升，其頂升的部位只有柱子和基礎底部可供選擇。如果選擇柱子作為頂升部位，一方面柱子的連接是一個難度不小的課題，另一方面，柱子的截斷量太大，占全部柱子的3/4。若用全部膨脹材料進行頂升，頂升的同步性很難保證。若采用設備頂升，現場卻沒有合適的反力點支撐設備。

經過充分討論，綜合各種因素，決定采用首先加固南面，并在南面的局部進行膨脹材料頂升，然后再在北面進行迫降法糾傾的技術途徑。

3.2 固傾技術

固傾是糾傾的第一步。建筑物在糾傾之前，必須要加固建筑物較低一側的地基，以穩定變形。這個過程叫做固傾。固傾技術較多，該工程采用膨脹擠密固傾技術。

3.2.1 成孔

開孔位置是A軸線的20個獨立基礎；開孔方法是用洛陽鏟人工成斜孔，孔深12.00m，孔徑為120mm，開孔方向是從基礎四周邊沿向中心傾斜，和垂直方向成22°，孔間距與孔的排數（見表 1）。

3.2.2 灌灰

把粒徑在5mm～20mm的生石灰顆粒灌入斜孔中，每層灌入厚度300mm左右，用自制剛性把柄的錘子人力錘實。

3.3 迫降技術

3.3.1 參數設計［3～7］

（1）應力解除法。根據建筑物大進深大開間特點，選擇連續型應力解除（即通長開槽）。經過非線性程序分析，解除應力豎向開槽的最佳深度為6m，即－6m的標高位置；

（2）應力附加法。附加應力水平開孔的參數設計：孔的最佳深度為11m，即超過建筑物重心的位置；開挖孔的空間位置在槽內－4.5m處；孔φ為150mm；孔中心距為500mm。成孔以后觀察至少2d后，根據建筑物回傾的量和速度來確定是否對水平孔進行加密。

（3）剛度軟化法。每個水平孔內等量注水，注滿為止。

被軟化的地基層的土質狀況要求既有可靠的透水性能，又有一定的均質性。水在土層中的滲流位置和方向必須具有可靠的可控性，這是軟化地基土體剛度法迫降糾傾成功的必備條件。

表1 人工成孔設計參數

表2 土工試驗結果報告

（4）局部頂升法。在該建筑物沉降量最大的中間位置布置頂升點，頂升方法采用人工生石灰樁擠密膨脹法，室內外均有工作面，故進行雙向成孔。膨脹頂升的方法是用洛陽鏟成孔然后灌生石灰粉并擊搗密實。

3.3.2 注水量控制

注水剛開始時，處在探索沉降和糾傾規律的初期，不能操之過急，必須謹慎。應每天觀測一次回傾值，并根據回傾的變化規律，按要求及時調整注水量，要求日回傾量最大值不超過10mm。考慮到注水停止后建筑物會發生滯后變形，因而應提前停止注水，并且要密切監測回傾值的變化。

3.3.3 變形監控

結構回傾量的觀測方法較多，有水準儀測量法、經緯儀測量法、鉛垂法、位移傳感器法等，在本工程中采用了前3種方法，結構的回傾狀態完全能夠隨時監測。

4 糾傾施工

原方案共分三個實施階段。

第一階段，采用開挖探坑探孔的方式，探明軟化地基層土質狀況。土工試驗結果（見表2）。試驗結果表明，地質狀況良好，符合軟化地基土體剛度法迫降糾傾的技術要求。

第二階段，對已經發生沉降的區域進行擠密膨脹加固，對建筑物沉降量最大的中間位置按照原有設計方案進行膨脹頂升，對建筑物較高側地基進行沉降處理。迫降一側7#測點的沉降變化結果（見圖2）；建筑物的回傾測試結果（1# 測點）（見圖3）。

按照糾傾方案設計方法，先后使用了膨脹頂升法、解除應力法，附加應力法，軟化土體剛度法等技術。經過45d時間，使建筑物縱橫向傾斜率均達到了小于3‰的設計要求。

第三階段，地基加固。在地基加固階段，所確定的加固技術思路主要包括消耗地基土多余水份，降低地基土含水率和密實地基土。施工措施是用水泥和石灰粉混合物為材料，采用人工成孔的擠密樁的方法達到消耗地基水和密實地基土的目的。樁根據具體需要采用了斜樁、垂直樁和水平樁。

建筑物糾傾后，墻體裂縫縮小，故未做任何技術處理。

5 結語

（1）傾斜工程的個性在糾傾技術上表現的比較突出。對于不同結構形式、不同基礎形式的建筑物或不同場地土上的建筑物，其糾傾方法均不相同，即便使用同一糾傾方法，其糾傾技術的具體應用又有所差異；

（2）工程糾傾設計工作的最大特點是施工方案設計的動態性，第二天的施工內容需待將當天的測試結果進行分析之后才能決定，不象新建工程那樣，施工圖的靜態性（即設計內容的不變性）表現的比較突出，即一張施工圖可以指導工程施工的全過程。

（3）把握傾斜對象的工程特點及其地基的地質構造特點是結構糾傾成敗的關鍵之一。

1中國建筑科學研究院． 既有建筑地基基礎加固技術規范（JGJ123-2000）．北京：中國建筑工業出版社，2000年.

2唐業清，萬墨林等編著．《建筑物改造與病害處理》．北京：中國建筑工業出版社，2000.

3宋彧，段敬民，工程結構檢測與加固.北京：科學出版社，2005.8.181～196.

4宋彧,張貴文,李春燕.濕陷性黃土地基上磚混房屋糾傾方案研究與實踐.《建筑結構》,Vol.32.No.11，Nov.2002.

5張貴文、朱彥鵬、衡濤、羅維剛、宋彧，濕陷性黃土地基應力解除法迫降糾傾試驗研究（Ⅰ）《建筑科學》.2007年3月，第3期(總第116期)：38～43.

6張貴文、朱彥鵬、曹輝、楊文俠、宋彧，濕陷性黃土地基應力附加法迫降糾傾試驗研究（Ⅱ）《建筑科學》.2007年3月，第3期(總第116期)：43～47.

7宋彧、朱彥鵬、張貴文、衡濤，濕陷性黃土地基剛度軟化法迫降糾傾試驗研究（Ⅲ）《建筑科學》.2007年3月，第3期(總第 116期)：47～52.

TU744

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1672-9323（2012）02-0085-02

2012-01-22）